JP2001053276A - Forming method of vertical semiconductor device with increased source contact area - Google Patents

Forming method of vertical semiconductor device with increased source contact area

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vertical MOS device increased in contact area between a source and a source electrode so as to improve the performance. SOLUTION: An oxide layer is etched, by which a first oxide spacer 108 is left on a substrate adjacent to the gate polysilicon layer 112, the gate polysilicon layer 112 and the source region 106 of the substrate are selectively etched using a nitride layer or the like deposited on the oxide spacer 108 as a mask, and a recess 117 which includes a vertical plane and a horizontal plane is formed adjacent to the source region 106. A first conductivity dopant is injected and implanted into the recess 117 adjacent to the source region 106, by which a shallow emitter region 114 is formed in a well region 105 under the recess 117. The nitride layer or the like used as a mask is removed by etching, conductive material layers 117 and 116 are deposited on the residual part of the gate polysilicon layer 112, the source region 106, and the emitter region 114. With this setup, a contact surface between a source region and a conductive material can be improved in area by the recess 117.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、
より詳細には増加したソース接触面積を有する立て形D
MOS装置の形成方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device,
More specifically, a vertical D having an increased source contact area
The present invention relates to a method for forming a MOS device.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】米国特
許第4,960,723号明細書は、窒化シリコン側壁
スペーサをポリシリコンゲート周囲に形成し、そしてこ
の窒化物側壁スペーサを被覆する酸化物スペーサを形成
する、セルフアライン立て形電界効果トランジスタの製
造方法を開示している。酸化物スペーサをマスクとして
使用することにより、ソースの一部分をエッチングして
シリコン基板の一部分を露出させた後、酸化物スペーサ
を除去する。それにより、ソースとソース電極との間の
接触面積が増加する。
U.S. Pat. No. 4,960,723 discloses a silicon nitride sidewall spacer formed around a polysilicon gate and an oxide covering the nitride sidewall spacer. Disclosed is a method of manufacturing a self-aligned vertical field effect transistor that forms a spacer. Using the oxide spacer as a mask, a portion of the source is etched to expose a portion of the silicon substrate, and then the oxide spacer is removed. Thereby, the contact area between the source and the source electrode increases.

【0003】米国特許第5,498,555号明細書
は、ゲート電極の垂直側壁上にポリシリコンからなる第
一スペーサ要素を備え、前記第一スペーサ要素上に二酸
化シリコンからなる第二スペーサ要素を備えた水平形F
ETの製造方法を開示している。この製造方法の目的
は、性能の向上と、熱キャリヤ効果に対する耐性を付与
することである。
US Pat. No. 5,498,555 includes a first spacer element made of polysilicon on vertical sidewalls of a gate electrode, and a second spacer element made of silicon dioxide on the first spacer element. Horizontal type F equipped
A method for manufacturing ET is disclosed. The purpose of this manufacturing method is to improve performance and provide resistance to the thermal carrier effect.

【0004】米国特許第5,208,472号明細書
は、ゲートのエッジ上に二層の誘電体膜を有する水平形
MOS装置を開示している。この装置は、接合漏れの低
下及びゲートからソース/ドレインへの短絡の減少を目
的としている。
US Pat. No. 5,208,472 discloses a horizontal MOS device having two dielectric films on the edge of the gate. This device is aimed at reducing junction leakage and reducing gate to source / drain shorts.

【0005】米国特許第5,663,079号明細書
は、MOSゲート二重拡散半導体装置の製造方法を開示
している。一実施態様によれば、窒化物スペーサ層を使
用して、注入及び拡散させた深いボディ領域をゲート領
域から分離した後、エッチング除去を実施する。
US Pat. No. 5,663,079 discloses a method for manufacturing a MOS gate double diffused semiconductor device. According to one embodiment, a nitride spacer layer is used to separate the implanted and diffused deep body region from the gate region and then perform an etch away.

【0006】米国特許第5,668,065号明細書
は、シリサイド系セルフアラインコンタクトと局部的イ
ンターコネクトとを水平形半導体装置に同時に形成する
方法を開示している。ゲートに隣接する酸化物スペーサ
により、ゲートに隣接するドレイン領域内に軽度にドー
ピングされたドレイン領域を形成するとともに、ゲート
を、後で形成されたセルフアラインソース領域コンタク
トから分離する。米国特許第5,702,972号明細
書は、水平形半導体装置の加工におけるソース/ドレイ
ン抵抗を減少する方法であって、酸化物からなる第一ス
ペーサをゲート電極の側壁上に形成し、窒化物からなる
第二スペーサを第一スペーサ上に形成する方法を開示し
ている。高度にドーピングされたソース/ドレイン領域
の注入後、第二スペーサを除去する。
US Pat. No. 5,668,065 discloses a method for simultaneously forming a silicide-based self-aligned contact and a local interconnect in a horizontal semiconductor device. An oxide spacer adjacent the gate forms a lightly doped drain region within the drain region adjacent the gate and separates the gate from a later formed self-aligned source region contact. U.S. Pat. No. 5,702,972 discloses a method for reducing source / drain resistance in the processing of a horizontal semiconductor device, in which a first spacer made of oxide is formed on a side wall of a gate electrode and nitrided. A method of forming a second spacer made of a material on the first spacer is disclosed. After implantation of the highly doped source / drain regions, the second spacer is removed.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、増加し
たソース接触面積を有する立て形半導体装置の形成方法
であって、(a)シリコン基板上に、酸化物層上に堆積
させたポリシリコン層を含むゲートを形成する工程と、
(b)第一導電型ドーパントを前記基板に注入し且つ打
ち込むことにより前記基板にウェル領域を形成する工程
と、(c)第二導電型ドーパントを前記ウェル領域に注
入し且つ打ち込むことにより、前記ウェル領域に浅いソ
ース領域を形成する工程と、(d)前記ゲート上並びに
前記基板における前記ソース領域上及びウェル領域上
に、第一酸化物層を堆積させる工程と、(e)前記第一
酸化物層を選択的にエッチングして、前記基板上に前記
ゲートに隣接させて第一酸化物スペーサを形成する工程
と、(f)前記ゲート上及び前記基板における前記ソー
ス領域上に、薄窒化物層を堆積させる工程と、(g)前
記薄窒化物層上に第二酸化物層を堆積させる工程と、
(h)前記第二酸化物層を選択的にエッチングして第二
酸化物スペーサを形成する工程であって、前記第二酸化
物スペーサが前記薄窒化物層により前記第一酸化物スペ
ーサ及び前記基板から分離されている工程と、(i)前
記酸化物スペーサ及び前記窒化物スペーサをマスクとし
て使用して、前記ゲートにおける前記ポリシリコン層及
び前記基板における前記ソース領域を選択的にプラズマ
エッチングして、前記薄窒化物層を前記ゲート及び前記
基板から、前記ポリシリコン層の一部分を前記ゲートか
ら、並びに前記ソース領域の一部分を除去することによ
り、前記ソース領域に実質的に垂直な面及び水平な面を
含む凹部を形成する工程と、(j)第一導電型ドーパン
トを前記ソース領域の前記凹部に注入し且つ打ち込むこ
とにより、前記凹部の下に位置する前記ウェル領域に浅
いエミッタ領域を形成する工程と、(k)前記第二酸化
物スペーサ並びに前記第二酸化物スペーサを前記第一酸
化物スペーサから分離している前記薄窒化物層を選択的
にエッチングすることにより、前記第二酸化物スペーサ
と前記薄窒化物層を除去する工程と、(l)導電材層を
前記残存ポリシリコン層上及び前記ソース領域上に形成
する工程と、を含み、それによって前記ソース領域の前
記凹部により前記導電材料との接触面積を増加すること
を特徴とする方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a method of forming a vertical semiconductor device having an increased source contact area, comprising the steps of: (a) depositing a poly-silicon substrate on a silicon substrate; Forming a gate including a silicon layer;
(B) implanting and implanting a first conductivity type dopant into the substrate to form a well region in the substrate; and (c) implanting and implanting a second conductivity type dopant into the well region. Forming a shallow source region in the well region; (d) depositing a first oxide layer on the gate and on the source region and the well region in the substrate; and (e) forming the first oxide layer. Selectively etching a material layer to form a first oxide spacer on the substrate adjacent to the gate; and (f) thin nitride on the gate and on the source region in the substrate. Depositing a layer; and (g) depositing a second oxide layer on the thin nitride layer;
(H) selectively etching the second oxide layer to form a second oxide spacer, wherein the second oxide spacer is separated from the first oxide spacer and the substrate by the thin nitride layer. (I) selectively plasma etching the polysilicon layer at the gate and the source region at the substrate using the oxide spacer and the nitride spacer as a mask, Including a plane substantially perpendicular to and horizontal to the source region by removing a nitride layer from the gate and the substrate, a portion of the polysilicon layer from the gate, and a portion of the source region. Forming a recess, and (j) injecting and implanting a first conductivity type dopant into the recess in the source region to form the recess. Forming a shallow emitter region in said well region located below; and (k) forming said second oxide spacer and said thin nitride layer separating said second oxide spacer from said first oxide spacer. Removing the second oxide spacer and the thin nitride layer by selectively etching; and (l) forming a conductive material layer on the remaining polysilicon layer and the source region. And thereby increasing the contact area with the conductive material by the recess in the source region.

【0008】有利なことに、増加したソース接触面積を
有する立て形半導体装置の形成方法は、シリコン基板上
に、酸化物層上に堆積させたポリシリコン層を含むゲー
トを形成する工程と、第一導電型ドーパントを前記基板
に注入し且つ打ち込むことにより前記基板にウェル領域
を形成する工程とを含む。第二導電型ドーパントを、前
記ウェル領域に注入し且つ打ち込むことにより、前記ウ
ェル領域に浅いソース領域を形成する。前記ゲート上並
びに前記基板における前記ソース領域上及びウェル領域
上に、第一酸化物層を堆積させる。前記第一酸化物層を
エッチングして、前記基板上に前記ゲートに隣接させて
第一酸化物スペーサを形成する。
[0008] Advantageously, a method of forming a vertical semiconductor device having an increased source contact area comprises forming a gate on a silicon substrate, the gate including a polysilicon layer deposited on an oxide layer. Implanting and implanting one conductivity type dopant into the substrate to form a well region in the substrate. A shallow source region is formed in the well region by implanting and implanting a second conductivity type dopant into the well region. A first oxide layer is deposited on the gate and on the source and well regions of the substrate. The first oxide layer is etched to form a first oxide spacer on the substrate adjacent to the gate.

【0009】前記ゲート上及び前記基板における前記ソ
ース領域上に、薄窒化物層を堆積させ、前記薄窒化物層
上に第二酸化物層を堆積させる。第二酸化物層をエッチ
ングして第二酸化物スペーサを形成する。前記第二酸化
物スペーサは、前記薄窒化物層により前記第一酸化物ス
ペーサ及び前記基板から分離される。酸化物スペーサ及
び窒化物スペーサをマスクとして使用して、前記ゲート
における前記ポリシリコン層及び前記基板における前記
ソース領域を選択的にエッチングして、前記薄窒化物層
を前記ゲート及び前記基板から、前記ゲートポリシリコ
ン層の一部分及び前記ソース領域の一部分を除去するこ
とにより、前記ソース領域に実質的に垂直な表面及び水
平な表面を含む凹部を形成する。
A thin nitride layer is deposited on the gate and on the source region on the substrate, and a second oxide layer is deposited on the thin nitride layer. The second oxide layer is etched to form a second oxide spacer. The second oxide spacer is separated from the first oxide spacer and the substrate by the thin nitride layer. Using the oxide spacers and nitride spacers as masks, selectively etch the polysilicon layer at the gate and the source region at the substrate to remove the thin nitride layer from the gate and the substrate. By removing a portion of the gate polysilicon layer and a portion of the source region, a recess is formed that includes a surface substantially perpendicular and horizontal to the source region.

【0010】第一導電型ドーパントを前記ソース領域の
前記凹部に注入し且つ打ち込むことにより、前記ソース
領域の前記凹部の下に位置する前記ウェル領域に浅いエ
ミッタ領域を形成する。前記第二酸化物スペーサ並びに
前記第二酸化物スペーサを前記第一酸化物スペーサから
分離している前記薄窒化物層を、エッチングにより除去
し、導電材層を前記残存ポリシリコン層上及び前記ソー
ス領域上に堆積させる。このソース領域の凹部により、
前記導電材料との接触面積が増加する。
A shallow emitter region is formed in the well region below the recess in the source region by implanting and implanting a first conductivity type dopant into the recess in the source region. The second oxide spacer and the thin nitride layer separating the second oxide spacer from the first oxide spacer are removed by etching, and a conductive material layer is formed on the remaining polysilicon layer and the source region. To be deposited. Due to the recess in this source region,
The contact area with the conductive material increases.

【0011】都合のよいことに、増加したソース接触面
積を有する立て形半導体装置の形成方法は、シリコン基
板上に、酸化物層上に堆積させたポリシリコン層を含む
ゲートを形成する工程と、第一導電型ドーパントを前記
基板に注入し且つ打ち込むことにより前記基板にウェル
領域を形成する工程とを含む。第二導電型ドーパントを
前記ウェル領域に注入し且つ打ち込むことにより、前記
ウェル領域に浅いソース領域を形成し、前記ゲート上並
びに前記基板における前記ソース領域上及びウェル領域
上に、酸化物層を堆積させる。前記酸化物層をエッチン
グして、前記基板上に前記ゲートに隣接させて酸化物か
らなる第一スペーサを形成する。
Conveniently, a method for forming a vertical semiconductor device having an increased source contact area comprises forming a gate on a silicon substrate, the gate including a polysilicon layer deposited on an oxide layer; Implanting and implanting a first conductivity type dopant into the substrate to form a well region in the substrate. A shallow source region is formed in the well region by implanting and implanting a second conductivity type dopant into the well region, and an oxide layer is deposited on the gate and on the source region and the well region in the substrate. Let it. The oxide layer is etched to form a first spacer of oxide on the substrate adjacent the gate.

【0012】前記ゲート上及び前記基板における前記ソ
ース領域上に、窒化物層を堆積させ、エッチングして、
前記酸化物スペーサに隣接させて窒化物スペーサを形成
する。前記酸化物スペーサ及び前記窒化物スペーサをマ
スクとして使用して、前記ゲートにおける前記ポリシリ
コン層及び前記基板における前記ソース領域を選択的に
エッチングして、前記ゲートポリシリコン層の一部分と
前記ソース領域の一部分を除去することにより、前記ソ
ース領域に、実質的に垂直な表面及び水平な表面を含む
凹部を形成する。
Depositing and etching a nitride layer on the gate and on the source region on the substrate,
A nitride spacer is formed adjacent to the oxide spacer. Using the oxide spacers and the nitride spacers as masks, selectively etch the polysilicon layer in the gate and the source region in the substrate to form a portion of the gate polysilicon layer and the source region. By removing a portion, a recess is formed in the source region that includes a substantially vertical surface and a horizontal surface.

【0013】第一導電型ドーパントを前記ソース領域の
前記凹部に注入し且つ打ち込むことにより、前記ソース
領域の前記凹部の下に位置する前記ウェル領域に浅いエ
ミッタ領域を形成する。前記窒化物スペーサをエッチン
グにより除去し、導電材層を前記残存ポリシリコン層上
及び前記ソース領域上に堆積させる。前記ソース領域の
凹部により、導電材料との接触面積が増加する。
A shallow emitter region is formed in the well region below the recess in the source region by implanting and implanting a first conductivity type dopant into the recess in the source region. The nitride spacer is removed by etching, and a conductive material layer is deposited on the remaining polysilicon layer and on the source region. The contact area with the conductive material increases due to the recess in the source region.

【0014】本発明の製造方法により製造された立て形
半導体装置における高度にドーピングされたソース領域
は、垂直コンポーネント及び水平コンポーネントを含み
且つ向上したIオフ能を実現する増加したソース接触面
積を特徴としている。
A highly doped source region in a vertical semiconductor device manufactured by the manufacturing method of the present invention includes a vertical component and a horizontal component, and is characterized by an increased source contact area realizing improved I-off capability. I have.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施態様を、添付
図面を参照しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0016】ソース接触面積を大きくして立て形半導体
装置におけるドレイン/ソース抵抗を低下することは、
本発明の製造方法に準じて複数のスペーサを使用してソ
ース領域に水平接触面及び垂直接触面を形成することに
より達成される。本方法の一実施態様を、図1〜図12
に示す。図示した装置はMOS制御サイリスタであるけ
れども、本発明の方法は、例えば、MOSFET及び絶
縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)等の他の
装置の加工にも有用である。
Increasing the source contact area to lower the drain / source resistance in a vertical semiconductor device is as follows.
This is achieved by forming a horizontal contact surface and a vertical contact surface in the source region using a plurality of spacers according to the manufacturing method of the present invention. One embodiment of the method is illustrated in FIGS.
Shown in Although the device shown is a MOS controlled thyristor, the method of the present invention is also useful for processing other devices such as, for example, MOSFETs and insulated gate bipolar transistors (IGBTs).

【0017】以下、第一導電型ドーパント及び第二導電
型ドーパントについて説明する。第一導電型ドーパント
がPである場合には、第二導電型ドーパントはNであ
り、逆に、第一導電型ドーパントがNである場合には、
第二導電型ドーパントはPである。
Hereinafter, the first conductivity type dopant and the second conductivity type dopant will be described. When the first conductivity type dopant is P, the second conductivity type dopant is N, and conversely, when the first conductivity type dopant is N,
The second conductivity type dopant is P.

【0018】図1に示すように、シリコン基板103上
に成長させた薄ゲート酸化物層102上に堆積させたポ
リシリコン層101を、フォトレジストマスクMを使用
してパターン化する。マスクMを除去し、図2に示すよ
うに、第二導電型ドーパントを基板103に注入及び打
ち込むことにより、上ベース領域104を形成する。M
OSFETの加工が望ましい場合には、上ベース領域1
04の形成を省略する。
As shown in FIG. 1, a polysilicon layer 101 deposited on a thin gate oxide layer 102 grown on a silicon substrate 103 is patterned using a photoresist mask M. The mask M is removed, and an upper base region 104 is formed by implanting and implanting a second conductivity type dopant into the substrate 103 as shown in FIG. M
If the processing of the OSFET is desired, the upper base region 1
04 is omitted.

【0019】図3に、第一導電型ドーパントを上ベース
領域104に注入し且つ打ち込むことによるウェル領域
105の形成を示す。次に、第二導電型ドーパントをウ
ェル領域105に注入し且つ打ち込むことにより、浅い
ソース領域106を形成し、図4に示すように、酸化物
層107を、構造体全体上に堆積させる。酸化物層10
7をエッチングして、図5に示すように、ポリシリコン
層101に隣接してスペーサ108を形成する。
FIG. 3 shows the formation of the well region 105 by injecting and implanting a first conductivity type dopant into the upper base region 104. Next, a shallow source region 106 is formed by implanting and implanting a second conductivity type dopant into well region 105, and an oxide layer 107 is deposited over the entire structure, as shown in FIG. Oxide layer 10
7 is etched to form spacers 108 adjacent to polysilicon layer 101, as shown in FIG.

【0020】図6に示すように、薄シリコンニトリド層
109を、構造体上に堆積させる。層109により、ス
ペーサ108がさらにエッチングされないよう保護す
る。図7に示すように、第二酸化物層110を、窒化物
層109上に堆積させる。次に、図8に示すように、酸
化物層をエッチングして第二スペーサ111を形成す
る。
As shown in FIG. 6, a thin silicon nitride layer 109 is deposited on the structure. Layer 109 protects spacer 108 from further etching. As shown in FIG. 7, a second oxide layer 110 is deposited on the nitride layer 109. Next, as shown in FIG. 8, the second spacer 111 is formed by etching the oxide layer.

【0021】図9に示すように、プラズマエッチングに
よりポリシリコン層101の一部分を除去する(ゲート
ポリシリコン112を残す)だけでなく窒化物層109
のほとんどを除去して、薄窒化物スペーサ113はスペ
ーサ108と111との間の部分のみを残す。図10に
示すように、ウェル領域105に浅い深さに第一導電型
ドーパントを注入し且つ打ち込むことにより、エミッタ
領域114を形成する。
As shown in FIG. 9, not only a part of the polysilicon layer 101 is removed by plasma etching (leaving the gate polysilicon 112) but also a nitride layer 109 is formed.
, The thin nitride spacer 113 leaves only the portion between the spacers 108 and 111. As shown in FIG. 10, an emitter region 114 is formed by implanting and implanting a first conductivity type dopant into the well region 105 to a shallow depth.

【0022】選択的エッチングにより酸化物スペーサ1
11及び薄ニトリドスペーサ113を除去後、図11に
示すように、構造体上に導電材層115を堆積させる。
層115の導電材料は、チタン、白金、コバルト及びタ
ングステン等の金属、これらの金属のシリサイド、並び
に金属とその対応シリサイドとの混合物から形成でき
る。
The oxide spacer 1 is selectively etched.
After removing the thin nitride spacer 11 and the thin nitride spacer 113, a conductive material layer 115 is deposited on the structure as shown in FIG.
The conductive material of layer 115 can be formed from metals such as titanium, platinum, cobalt and tungsten, silicides of these metals, and mixtures of metals with their corresponding silicides.

【0023】チタンを含むものとして示されている層1
15を、ゲートポリシリコン112及びソース/エミッ
タ領域106/114に合わせてケイ化して、図12に
示すように、それぞれチタニウムシリサイドゲートコン
タクト116及びソースコンタクト117を形成する。
ソースコンタクト117は、水平コンポーネントと垂直
コンポーネントとの両方を含み、それにより接触面積が
増加して、Iオフ能にとって有益である。
Layer 1 shown as containing titanium
15 is silicified to match gate polysilicon 112 and source / emitter regions 106/114 to form titanium silicide gate contacts 116 and source contacts 117, respectively, as shown in FIG.
Source contact 117 includes both horizontal and vertical components, which increases the contact area and is beneficial for I-off capability.

【0024】図13〜図24は、本発明の方法の第二の
実施態様を示す。図13〜17に示す工程は、第一の実
施態様について図1〜図5に示した工程と同じである。
FIGS. 13 to 24 show a second embodiment of the method of the present invention. The steps shown in FIGS. 13 to 17 are the same as the steps shown in FIGS. 1 to 5 for the first embodiment.

【0025】図18は、構造体上への窒化物層201の
堆積を示す。この窒化物層201をエッチングして、図
19に示すような第二スペーサ202を形成する。プラ
ズマエッチングにより、図20に示すように、ポリシリ
コン層101の一部分を除去してゲートポリシリコン1
12を残すとともに、ソース領域106の一部分を除去
して凹部203を形成する。次に、図21に示すよう
に、第一導電型ドーパントを凹部203に注入し且つ浅
い深さに打ち込むことにより、ウェル領域105にエミ
ッタ領域114を形成する。
FIG. 18 shows the deposition of a nitride layer 201 on the structure. This nitride layer 201 is etched to form a second spacer 202 as shown in FIG. As shown in FIG. 20, a part of the polysilicon layer 101 is removed by plasma etching to remove the gate polysilicon 1.
12 and a part of the source region 106 is removed to form a recess 203. Next, as shown in FIG. 21, an emitter region 114 is formed in the well region 105 by implanting a first conductivity type dopant into the concave portion 203 and implanting it into a shallow depth.

【0026】図22に示すように、エッチングにより第
二スペーサ202を除去する。導電材層115の堆積
と、ゲートコンタクト116及びソースコンタクト11
7の形成を、図23及び図24に示す。これらは、本発
明の方法の第一の実施態様について図11及び図12に
示した工程と同じである。
As shown in FIG. 22, the second spacer 202 is removed by etching. Deposition of conductive material layer 115, gate contact 116 and source contact 11
The formation of 7 is shown in FIGS. These are the same as the steps shown in FIGS. 11 and 12 for the first embodiment of the method of the present invention.

【0027】本発明の方法により製造された立て形半導
体装置は、ピーク種濃度でソース接触面積を所望通り増
加できることを特徴とする。接触面積の増加により、ソ
ースコンタクトシリサイドの連続性が向上し、したがっ
て、ターンオフ能が増加する。
The vertical semiconductor device manufactured by the method of the present invention is characterized in that the source contact area can be increased as desired at the peak seed concentration. The increase in the contact area improves the continuity of the source contact silicide, and thus increases the turn-off capability.

【0028】本発明の方法は、ゲートに隣接して窒化物
スペーサを用いる公知の方法に対して実質的な利点を有
する。窒化物は酸化物よりもはるかに大きな応力レベル
を有するので、特にトラップ部位を形成しやすい。シリ
コンに対する窒化物の高界面準位により、ゲートから電
流が漏れて、その結果、装置性能が著しく劣化すること
がある。さらに、窒化物の堆積及びエッチングによる除
去は、酸化物を用いる対応の操作よりも遅いので、とり
わけ薄窒化物層を2つの酸化物スペーサ間にのみ堆積さ
せて利用する本発明の実施態様と比較して、装置加工の
時間及び費用が増加する。
The method of the present invention has substantial advantages over known methods using nitride spacers adjacent to the gate. Since nitrides have much higher stress levels than oxides, they are particularly easy to form trap sites. High interface levels of nitride to silicon can cause current leakage from the gate, resulting in significant degradation of device performance. Furthermore, nitride deposition and removal by etching is slower than the corresponding operation with oxides, especially compared to embodiments of the invention in which a thin nitride layer is used deposited only between two oxide spacers. As a result, the time and cost for processing the device increase.

【0029】増加したソース接触面積を有する立て形半
導体装置の形成方法は、酸化物層上にポリシリコン層を
堆積させて含むゲートをシリコン基板上に形成する工程
と、第一導電型ドーパントを前記基板に注入し且つ打ち
込むことにより前記基板にウェル領域を形成する工程を
含む。第二導電型ドーパントを前記ウェル領域に注入し
且つ打ち込むことにより、前記ウェル領域に浅いソース
領域を形成し、第一酸化物層を前記ゲート上並びに前記
基板におけるソース領域上及びウェル領域上に堆積させ
る。第一酸化物層をエッチングして、基板上にゲートに
隣接させて第一酸化物スペーサを形成する。薄窒化物層
をゲート上及び基板におけるソース領域上に堆積させ、
第二酸化物層を薄窒化物層上に堆積させる。第二酸化物
層をエッチングして、薄窒化物層により第一酸化物スペ
ーサ及び基板から分離された第二酸化物スペーサを形成
する。前記酸化物スペーサ及び前記窒化物スペーサをマ
スクとして用いて、ゲートにおけるポリシリコン層及び
基板におけるソース領域を選択的にエッチングしてゲー
ト及び基板から薄窒化物層、前記ゲートポリシリコン層
の一部分並びに前記ソース領域の一部分を除去すること
により、実質的に垂直な面と水平な面を含む凹部をソー
ス領域に形成する。第一導電型ドーパントを、ソース領
域の凹部に注入し且つ打ち込むことにより、ソース領域
の凹部の下に位置するウェル領域に浅いエミッタ領域を
形成する。第二酸化物スペーサと、前記第二酸化物スペ
ーサを前記第一酸化物スペーサから分離している薄窒化
物層とを、エッチングにより除去し、導電材層を、残り
のポリシリコン層上及びソース領域上に堆積させる。ソ
ース領域の凹部により、導電材料との接触面積が増加す
る。
A method for forming a vertical semiconductor device having an increased source contact area includes forming a gate on a silicon substrate by depositing a polysilicon layer on an oxide layer; Forming a well region in the substrate by implanting and driving into the substrate. A shallow source region is formed in the well region by implanting and implanting a second conductivity type dopant into the well region, and a first oxide layer is deposited on the gate and on the source and well regions in the substrate. Let it. The first oxide layer is etched to form a first oxide spacer on the substrate adjacent the gate. Depositing a thin nitride layer on the gate and on the source region in the substrate;
A second oxide layer is deposited on the thin nitride layer. The second oxide layer is etched to form a first oxide spacer and a second oxide spacer separated from the substrate by the thin nitride layer. Using the oxide spacers and the nitride spacers as masks, selectively etch the polysilicon layer at the gate and the source region at the substrate from the gate and substrate to a thin nitride layer, a portion of the gate polysilicon layer and the By removing a part of the source region, a concave portion including a substantially vertical surface and a horizontal surface is formed in the source region. A first conductivity type dopant is implanted and implanted into the recess in the source region to form a shallow emitter region in the well region located below the recess in the source region. The second oxide spacer and the thin nitride layer separating the second oxide spacer from the first oxide spacer are removed by etching, and the conductive material layer is removed on the remaining polysilicon layer and on the source region. To be deposited. The contact area with the conductive material increases due to the recess in the source region.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の方法の一実施態様における工程を示す
概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the steps in one embodiment of the method of the present invention.

【図2】本発明の方法の一実施態様における工程を示す
概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing steps in one embodiment of the method of the present invention.

【図3】本発明の方法の一実施態様における工程を示す
概略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing steps in one embodiment of the method of the present invention.

【図4】本発明の方法の一実施態様における工程を示す
概略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing steps in one embodiment of the method of the present invention.

【図5】本発明の方法の一実施態様における工程を示す
概略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the steps in one embodiment of the method of the present invention.

【図6】本発明の方法の一実施態様における工程を示す
概略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing the steps in one embodiment of the method of the present invention.

【図7】本発明の方法の一実施態様における工程を示す
概略図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing steps in one embodiment of the method of the present invention.

【図8】本発明の方法の一実施態様における工程を示す
概略図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing steps in one embodiment of the method of the present invention.

【図9】本発明の方法の一実施態様における工程を示す
概略図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing steps in one embodiment of the method of the present invention.

【図10】本発明の方法の一実施態様における工程を示
す概略図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing steps in one embodiment of the method of the present invention.

【図11】本発明の方法の一実施態様における工程を示
す概略図である。
FIG. 11 is a schematic diagram showing steps in one embodiment of the method of the present invention.

【図12】本発明の方法の一実施態様における工程を示
す概略図である。
FIG. 12 is a schematic diagram showing steps in one embodiment of the method of the present invention.

【図13】本発明の方法の第二の実施態様における工程
を示す概略図である。
FIG. 13 is a schematic diagram showing steps in a second embodiment of the method of the present invention.

【図14】本発明の方法の第二の実施態様における工程
を示す概略図である。
FIG. 14 is a schematic diagram showing steps in a second embodiment of the method of the present invention.

【図15】本発明の方法の第二の実施態様における工程
を示す概略図である。
FIG. 15 is a schematic diagram showing steps in a second embodiment of the method of the present invention.

【図16】本発明の方法の第二の実施態様における工程
を示す概略図である。
FIG. 16 is a schematic diagram showing steps in a second embodiment of the method of the present invention.

【図17】本発明の方法の第二の実施態様における工程
を示す概略図である。
FIG. 17 is a schematic view showing steps in a second embodiment of the method of the present invention.

【図18】本発明の方法の第二の実施態様における工程
を示す概略図である。
FIG. 18 is a schematic diagram showing steps in a second embodiment of the method of the present invention.

【図19】本発明の方法の第二の実施態様における工程
を示す概略図である。
FIG. 19 is a schematic diagram showing steps in a second embodiment of the method of the present invention.

【図20】本発明の方法の第二の実施態様における工程
を示す概略図である。
FIG. 20 is a schematic view showing steps in a second embodiment of the method of the present invention.

【図21】本発明の方法の第二の実施態様における工程
を示す概略図である。
FIG. 21 is a schematic diagram showing steps in a second embodiment of the method of the present invention.

【図22】本発明の方法の第二の実施態様における工程
を示す概略図である。
FIG. 22 is a schematic view showing the steps in the second embodiment of the method of the present invention.

【図23】本発明の方法の第二の実施態様における工程
を示す概略図である。
FIG. 23 is a schematic view showing steps in a second embodiment of the method of the present invention.

【図24】本発明の方法の第二の実施態様における工程
を示す概略図である。
FIG. 24 is a schematic view showing steps in a second embodiment of the method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 ポリシリコン層 102 薄ゲート酸化物層 103 シリコン基板 104 上ベース領域 105 ウェル領域 106 浅いソース領域 107 酸化物層 108 スペーサ 109 薄シリコンニトリド層 110 第2酸化物層 111 第2スペーサ 112 ゲートポリシリコン 113 薄窒化物スペーサ 114 エミッタ領域 115 導電材層 116 ゲートコンタクト 117 ソースコンタクト 201 窒化物層 202 第2スペーサ 203 凹部 M フォトレジスト DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Polysilicon layer 102 Thin gate oxide layer 103 Silicon substrate 104 Upper base region 105 Well region 106 Shallow source region 107 Oxide layer 108 Spacer 109 Thin silicon nitride layer 110 Second oxide layer 111 Second spacer 112 Gate polysilicon 113 Thin nitride spacer 114 Emitter region 115 Conductive material layer 116 Gate contact 117 Source contact 201 Nitride layer 202 Second spacer 203 Depression M Photoresist

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】増加したソース接触面積を有する立て形半
導体装置の形成方法であって、 (a)シリコン基板上に、酸化物層上に堆積させたポリ
シリコン層を含むゲートを形成する工程と、 (b)第一導電型ドーパントを前記基板に注入し且つ打
ち込むことにより前記基板にウェル領域を形成する工程
と、 (c)第二導電型ドーパントを前記ウェル領域に注入し
且つ打ち込むことにより、前記ウェル領域に浅いソース
領域を形成する工程と、 (d)前記ゲート上並びに前記基板における前記ソース
領域上及びウェル領域上に、第一酸化物層を堆積させる
工程と、 (e)前記第一酸化物層を選択的にエッチングして、前
記基板上に前記ゲートに隣接させて第一酸化物スペーサ
を形成する工程と、 (f)前記ゲート上及び前記基板における前記ソース領
域上に、薄窒化物層を堆積させる工程と、 (g)前記薄窒化物層上に第二酸化物層を堆積させる工
程と、 (h)前記第二酸化物層を選択的にエッチングして第二
酸化物スペーサを形成する工程であって、前記第二酸化
物スペーサが前記薄窒化物層により前記第一酸化物スペ
ーサ及び前記基板から分離されている工程と、 (i)前記酸化物スペーサ及び前記窒化物スペーサをマ
スクとして使用して、前記ゲートにおける前記ポリシリ
コン層及び前記基板における前記ソース領域を選択的に
プラズマエッチングして、前記薄窒化物層を前記ゲート
及び前記基板から、前記ポリシリコン層の一部分を前記
ゲートから、並びに前記ソース領域の一部分を除去する
ことにより、前記ソース領域に実質的に垂直な面及び水
平な面を含む凹部を形成する工程と、 (j)第一導電型ドーパントを前記ソース領域の前記凹
部に注入し且つ打ち込むことにより、前記凹部の下に位
置する前記ウェル領域に浅いエミッタ領域を形成する工
程と、 (k)前記第二酸化物スペーサ並びに前記第二酸化物ス
ペーサを前記第一酸化物スペーサから分離している前記
薄窒化物層を選択的にエッチングすることにより、前記
第二酸化物スペーサと前記薄窒化物層を除去する工程
と、 (l)導電材層を前記残存ポリシリコン層上及び前記ソ
ース領域上に形成する工程と、を含み、それによって前
記ソース領域の前記凹部により前記導電材料との接触面
積を増加することを特徴とする方法。
1. A method of forming a vertical semiconductor device having an increased source contact area, comprising: (a) forming a gate on a silicon substrate, the gate including a polysilicon layer deposited on an oxide layer; (B) implanting and implanting a first conductivity type dopant into the substrate to form a well region in the substrate; and (c) implanting and implanting a second conductivity type dopant into the well region. Forming a shallow source region in the well region; (d) depositing a first oxide layer on the gate and on the source region and the well region in the substrate; Selectively etching an oxide layer to form a first oxide spacer on the substrate adjacent to the gate; and (f) forming a first oxide spacer on the gate and in the substrate. Depositing a thin nitride layer on the source region; (g) depositing a second oxide layer on the thin nitride layer; and (h) selectively etching the second oxide layer. Forming a second oxide spacer, wherein the second oxide spacer is separated from the first oxide spacer and the substrate by the thin nitride layer; and The thin nitride layer is removed from the gate and the substrate by selectively plasma etching the polysilicon layer at the gate and the source region at the substrate using the nitride spacer as a mask. By removing a portion of the layer from the gate and a portion of the source region, a recess including a plane substantially perpendicular and horizontal to the source region is formed. (J) implanting and implanting a first conductivity type dopant into the recess in the source region to form a shallow emitter region in the well region located below the recess; (k) The second oxide spacer and the thin nitride layer are removed by selectively etching the second oxide spacer and the thin nitride layer separating the second oxide spacer from the first oxide spacer. And (l) forming a conductive material layer on the remaining polysilicon layer and on the source region, thereby increasing a contact area with the conductive material by the concave portion of the source region. A method comprising:
【請求項2】前記ゲート形成工程(a)に続いて、第二
導電型ドーパントを前記基板に注入し且つ打ち込むこと
により前記基板に上ベース領域を形成する工程を含み、
前記第一導電型がPであり、前記第二導電型がNである
ことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
2. A step of forming an upper base region in the substrate by injecting and implanting a second conductivity type dopant into the substrate following the gate forming step (a),
The method of claim 1, wherein the first conductivity type is P and the second conductivity type is N.
【請求項3】前記導電材料が、チタン金属、白金金属、
コバルト金属及びタングステン金属、前記金属の対応シ
リサイド並びに前記金属及び前記対応シリサイドの混合
物からなる群から選択されたものであることを特徴とす
る、請求項1に記載の方法。
3. The method according to claim 2, wherein the conductive material is titanium metal, platinum metal,
The method of claim 1, wherein the metal is selected from the group consisting of cobalt metal and tungsten metal, a corresponding silicide of the metal, and a mixture of the metal and the corresponding silicide.
【請求項4】前記導電材料が、チタン、チタニウムシリ
サイド及びそれらの混合物からなる群から選択されたも
のであることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
4. The method of claim 1, wherein said conductive material is selected from the group consisting of titanium, titanium silicide, and mixtures thereof.
【請求項5】前記立て形半導体装置が、MOSFET、
MOS制御サイリスタ及び絶縁ゲートバイポーラトラン
ジスタからなる群から選択されたものであることを特徴
とする、請求項1に記載の方法。
5. The semiconductor device according to claim 5, wherein the vertical semiconductor device is a MOSFET,
The method of claim 1, wherein the method is selected from the group consisting of a MOS controlled thyristor and an insulated gate bipolar transistor.
【請求項6】増加したソース接触面積を有する立て形半
導体装置の形成方法であって、 (a)シリコン基板上に、酸化物層上に堆積させたポリ
シリコン層を含むゲートを形成する工程と、 (b)第一導電型ドーパントを前記基板に注入し且つ打
ち込むことにより前記基板にウェル領域を形成する工程
と、 (c)第二導電型ドーパントを前記ウェル領域に注入し
且つ打ち込むことにより、前記ウェル領域に浅いソース
領域を形成する工程と、 (d)前記ゲート上並びに前記基板における前記ソース
領域上及びウェル領域上に、酸化物層を堆積させる工程
と、 (e)前記酸化物層を選択的にエッチングして、前記基
板上に前記ゲートに隣接させて酸化物スペーサを形成す
る工程と、 (f)前記ゲート上及び前記基板における前記ソース領
域上に、窒化物層を堆積させる工程と、 (g)前記窒化物層を選択的にエッチングして前記酸化
物スペーサに隣接して窒化物スペーサを形成する工程
と、 (h)前記酸化物層及び前記窒化物層をマスクとして使
用して、前記ゲートにおける前記ポリシリコン層及び前
記基板における前記ソース領域を選択的にプラズマエッ
チングして、前記ゲートから前記ポリシリコン層の一部
分、及び前記ソース領域の一部分を除去することによ
り、前記ソース領域に実質的に垂直な表面及び水平な表
面を含む凹部を形成する工程と、 (i)第一導電型ドーパントを前記ソース領域の前記凹
部に注入し且つ打ち込むことにより、前記凹部の下に位
置する前記ウェル領域に浅いエミッタ領域を形成する工
程と、 (j)前記窒化物スペーサを選択的にエッチングして前
記第二窒化物スペーサを除去する工程と、 (k)導電材層を前記残存ポリシリコン層上及び前記ソ
ース領域上に形成する工程と、を含み、それによって前
記ソース領域の前記凹部により前記導電材料との接触面
積を増加することを特徴とする方法。
6. A method of forming a vertical semiconductor device having an increased source contact area, comprising: (a) forming a gate on a silicon substrate, the gate including a polysilicon layer deposited on an oxide layer; (B) implanting and implanting a first conductivity type dopant into the substrate to form a well region in the substrate; and (c) implanting and implanting a second conductivity type dopant into the well region. Forming a shallow source region in the well region; (d) depositing an oxide layer on the gate and on the source region and the well region in the substrate; and (e) depositing an oxide layer. Selectively etching to form an oxide spacer on the substrate adjacent to the gate; and (f) on the gate and on the source region in the substrate. Depositing a nitride layer; (g) selectively etching the nitride layer to form a nitride spacer adjacent to the oxide spacer; and (h) depositing the oxide layer and the nitride layer. Using the nitride layer as a mask, the polysilicon layer in the gate and the source region in the substrate are selectively plasma etched to remove a portion of the polysilicon layer from the gate and a portion of the source region. Removing to form a recess including a substantially vertical and horizontal surface in the source region; and (i) implanting and implanting a first conductivity type dopant into the recess in the source region. Forming a shallow emitter region in the well region located below the recess; and (j) selectively etching the nitride spacer. Removing the second nitride spacer; and (k) forming a conductive material layer on the remaining polysilicon layer and on the source region, whereby the conductive layer is formed by the recess in the source region. A method characterized by increasing the contact area with a material.
【請求項7】前記ゲート形成工程(a)に続いて、第二
導電型ドーパントを前記基板に注入し且つ打ち込むこと
により前記基板に上ベース領域を形成する工程を含み、
前記第一導電型がPであり、前記第二導電型がNである
ことを特徴とする、請求項6に記載の方法。
7. A step of forming an upper base region in the substrate by injecting and implanting a second conductivity type dopant into the substrate following the gate forming step (a),
The method of claim 6, wherein the first conductivity type is P and the second conductivity type is N.
【請求項8】前記導電材料が、チタン金属、白金金属、
コバルト金属及びタングステン金属、前記金属の対応シ
リサイド並びに前記金属及び前記対応シリサイドの混合
物からなる群から選択されたものであることを特徴とす
る、請求項6に記載の方法。
8. The method according to claim 1, wherein the conductive material is titanium metal, platinum metal,
7. The method of claim 6, wherein the method is selected from the group consisting of cobalt metal and tungsten metal, a corresponding silicide of the metal, and a mixture of the metal and the corresponding silicide.
【請求項9】前記導電材料が、チタン、チタニウムシリ
サイド及びそれらの混合物からなる群から選択されたも
のであることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
9. The method according to claim 8, wherein said conductive material is selected from the group consisting of titanium, titanium silicide and mixtures thereof.
【請求項10】前記立て形半導体装置が、MOSFE
T、MOS制御サイリスタ及び絶縁ゲートバイポーラト
ランジスタからなる群から選択されたものであることを
特徴とする、請求項7に記載の方法。
10. The vertical semiconductor device is a MOSFE.
The method of claim 7, wherein the method is selected from the group consisting of T, MOS controlled thyristor, and insulated gate bipolar transistor.
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